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科技支撑计划:遥感技术在中华文明探源中的应用研究课题
时间:2016-08-29

  一、课题概况 

  中国科学院遥感与数字地球研究所主持的“遥感技术在中华文明探源中的应用研究”课题是“十二五”国家支撑计划重大项目“中华文明探源及其相关文物保护技术研究”中的重要组成部分。项目涉及考古、遥感、环境、聚落、动植物、年代和遗产保护等多学科,是一次对中华文明起源开展的综合性研究。经过多年攻关,遥感课题取得一系列重大成果,在国内外学术界引起特别关注,SCIENCE对此进行了专门的报道。遥感课题作为该项目的重要组成部分,充分发挥遥感技术的优势,在许多方面均取得突破性进展。 

  根据总体计划和课题要求,遥感课题首先获取处理大量多源遥感数据,为考古、环境、聚落专题研究提供数据支持,以便开展多区域、大范围的宏观研究。同时,根据中华文明探源任务的特点,重点开展了古遗址弱信息处理、古遗址地貌景观展示与环境分析、遗址遥感预测模型、遥感考古波谱数据库建设方面的研究工作。 

  二、课题研究成果 

  (一)古遗址弱信息处理 

  在数据获取与图像处理的基础上,根据遗址类型、环境、埋藏条件的不同,选择最佳遥感数据和波段组合,重点开展植被覆盖和人为扰动对遗址遥感信息传递影响的研究,并根据遗址自身特点开展遥感数据的融合和特征提取,分析如何从影像中快速、准确提取遗址信息。在研究区域选,进行考古目标弱信息提取,并总结出一套适合于探源工程不同区域遗址的弱信息提取技术和方法,初步建立遥感考古弱信息挖掘理论与方法体系。 

1. 二里头遗址、汉魏洛阳故城弱信息提取 

2. 二里头现场调研 

  (二)古遗址地貌景观展示与环境分析 

  古遗址及文化的兴衰与环境变迁有着密切的联系。古地理环境的变迁对当时的社会、经济、文化都具有重要的影响。这些变化可依据遗址在遥感图像上所遗留下的“痕迹”来进行识别。各种遗迹在遥感影像上都有其特定的几何和波谱特征,可以通过色调、阴影、形态、大小、纹理等的差异识别出来。将遥感数据、DEM空间数据与气候学、年代学、环境学、地貌学相结合,综合分析遗址与环境的关系,了解古人类的生存背景,重建遗址古环境,展示遗址发展与环境演变过程。通过遗址及遗址周围自然资源的遥感分析,恢复古人的日常活动范围和资源获取方式,综合研究人地关系的演变过程。 

3. 东苕溪变迁与良渚文化发展关系密不可分,航片中可以看到河流的偏移情况及洪水泛滥时留下的冲毁痕迹(洪水标志) 

  (三)遗址遥感预测模型 

  古人居住地的选择是利用自然资源、适应环境的结果,有着特定的规律和特点。由于生产力水平所限,早期文化的发展在很大程度上受制于所处的环境,遗址的空间位置与环境关系密切。 

  利用遥感技术,结合GIS空间分析成果对重点区域遗址的时空分布特征进行统计分析,选取与居住地有密切关系的环境因子,引入遥感归一化植被指数和基于热红外波段反演的地表温度作为参数,建立遗址区域的预测模型,结合野外调研,进行遗址预测。 

4. 汾河流域遗址分布概率图(a)仰韶时期(b)庙底沟二期(c)龙山时期(d)夏商时期 

  (四)重点遗址区波谱库建设 

  地表植被、土壤类型、微地貌的电磁波谱特征研究是分析遥感影像上遗址信息的基础。借助实验室、野外实验场、航空、航天等不同实验模式,开展电磁波与古遗址之间相互作用的机理研究,采集研究区古遗址波谱特征,建立重点遗址区古遗址波谱数据库,提高古遗址波谱数据的可对比性和共享性,确定不同古遗址的有效探测波段,为判读、识别古遗址提供参数。 

5. 京襄城遗址高光谱数据图谱立方体和典型地物的反射率曲线

6. 2016627日,在社科院考古所召开课题验收会

  通过对中华文明探源项目的参与和研究,遥感技术在考古遗址弱信息提取、古环境演变分析、古遗址预测等方面都发挥了不可替代的作用。国内外首次开展的遥感考古波谱数据库建设,将会积极推动遥感考古向理论化、规范化和精准化方向发展。 

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